无涂层激光冲击强化对40CrNiMo结构钢摩擦磨损性能的影响

目的 采用无涂层激光冲击强化技术诱导残余压应力和细化晶粒,提高40CrNiMo结构钢的显微硬度及耐磨性。方法 采用高功率激光束对40CrNiMo结构钢表面进行激光冲击强化处理,通过显微组织观察、XRD检测、显微硬度测试、残余应力测试、摩擦磨损实验及磨损形貌观察,对比分析未处理试样、有涂层激光冲击强化处理试样和无涂层激光冲击强化处理试样的显微组织、显微硬度、残余应力和摩擦磨损性能。结果 在有/无铝箔涂层、去离子水约束层作用下分别对40CrNiMo结构钢试样进行有涂层/无涂层激光冲击强化处理,诱导产生残余压应力和晶粒细化,试样表面显微硬度分别提高至313.5HV和336.9HV,提高了约13.5%和21.9%,表面最大残余压应力达到-405.3 MPa和-326.6 MPa;有涂层激光冲击强化处理试样的摩擦因数较稳定,降低了约14.1%,而无涂层激光冲击强化处理试样的摩擦因数出现较大波动,在摩擦磨损前期,摩擦因数降低了22.9%;在摩擦磨损中后期,摩擦因数降低了7.9%。未处理试样的磨损量为13 mg,有涂层激光冲击强化处理试样和无涂层激光冲击强化处理试样的磨损量分别为6mg和8mg,减少了约53.8%和38.5%。结论 与有涂层激光冲击强化相比,无涂层激光冲击强化对40CrNiMo结构钢耐磨性能的强化效果较差。由于无涂层激光冲击强化无需涂覆涂层就能够进行激光冲击强化处理,因此可以有效提高加工效率、节省涂层成本,同时在一定程度上也提高了40CrNiMo结构钢的显微硬度和耐磨性。

划痕试验法表征薄膜涂层界面结合强度

薄膜-基体界面结合性能是直接关系到膜-基体系最终使用性能和可靠性的关键因素和首要指标 划痕试验法是唯一广泛应用于测量硬质薄膜-基体界面结合强度的实用的检验方法 文中给出划痕试验法表征薄膜涂层界面结合强度的原理、方法与过程,以及临界载荷Lc的确定方法,分析影响临界载荷Lc和压头与薄膜-基体组合体之间摩擦系数μ因素 最后。

激光微织构硬质合金表面润湿性

为了研究硬质合金表面激光微织构对其表面润湿性的影响,利用光纤激光不同功率(3,5,7,9,10W)及不同加工次数(1,2,3,4,5)加工微凹坑,采用VHX1000c超景深三维显微镜、光学显微镜分析微凹坑形貌,利用CAM 200光学接触角仪测量表面微织构(微凹坑直径、深度和织构密度)与润湿性之间的关系。结果表明:随着激光功率的增大,微凹坑深度增加,直径变化不明显;硬质合金表面的亲水性能随着微凹坑深度的增加而减小;随着微凹坑直径的增大,亲水性增强;随着微织构密度的增加,亲水性出现极值。

1064nm、532nm、355nm波长脉冲激光辐照多晶硅损伤特性研究

为系统研究不同波长激光与多晶硅材料的相互作用,采用1 064 nm、532 nm、355 nm波长单脉冲激光对多晶硅进行辐照实验,研究多晶硅在这三种波长激光下的损伤形态。实验结果表明:在其他参数不变的情况下,损伤阈值随激光波长的减小而变小,且与波长呈线性关系;在低能量密度水平下,355 nm激光与物质作用主要是以光化学模型为主的光化学-光热共同作用方式,其他波长为光热模型;在激光能量密度处于低水平时,辐照区域出现相互连接的规则六边形微结构,并且六边形中心呈现圆形凸起状态,其产生是由液体横向流动的波动本质造成的,并与多晶硅表面的粗糙度有关。

激光冲击波对5B05铝合金表面应力状态的调整

采用X射线衍射仪分别对光斑中心及其边界点冲击前后3个方向上的残余应力进行测量。根据主应力及其方向角的计算公式,计算出了各测试点冲击前后的主应力值和主应力方向角,分析了其分布特性。结果表明,激光冲击波不仅能调整5B05铝合金表面残余主应力值,还能调整其方向。最大主应力增幅最大点与最小主应力增幅最大点并不在同一点上。5B05铝合金经激光冲击波作用后,表面应力状态得到了改善,应力分布变得分散,应力域变大。

激光诱导2024铝合金表面动态应变检测

采用PVDF贴片传感器对脉冲激光作用下2024铝合金表面的动态应变进行了测量,分析了动态应变曲线的特性。结果表明,PVDF贴片传感器在动态应变测量中动态响应快,灵敏度高,可有效应用于脉冲激光诱导材料表面动态应变的实时测量。脉冲激光作用过程中,2024铝合金冲击光斑周围材料先受挤压,后压应变减小。脉冲激光作用结束后,2024铝合金冲击光斑周围材料表面粒子在卸载稀疏波和表面稀疏波的作用下不断往复运动,冲击光斑周围材料甚至受到了拉应变的作用。最后随着时间的推移,材料表面粒子的动态响应经反复震荡后逐渐衰弱形成最终的稳定状态。

激光冲击诱导弹簧钢丝残余应力状态分析

利用高功率Nd:YAG激光对不同工艺处理的SWOSC-V弹簧钢丝进行单点冲击处理,用X射线应力分析仪测量弹簧内外侧、侧表面的残余应力并计算出残余主应力,建立了激光冲击SWOSC-V弹簧钢丝表面残余应力的产生模型,并利用该模型分析了弹簧钢丝表面残余应力产生的原因。结果表明:弹簧钢丝在经激光冲击处理的表面强化区产生残余压应力,钢丝退火后直接激光冲击处理与经喷丸强化的钢丝激光冲击处理的表面残余应力变化不同,喷丸强化所引起的材料硬化是激光冲击处理弹簧钢丝残余应力变化不同的原因。

QT600球墨铸铁激光淬火相变层残余应力测试研究

利用CO2激光器对QT600球墨铸铁进行了激光淬火处理试验,用X-350A型X射线应力仪测定QT600激光淬火后的表面及其断面残余应力规律,分析了QT600激光淬火后的残余应力形成机理。试验结果表明,在CO2激光工艺参数为输出功率P=800-1200W、光斑直径=3.5-4.0mm、扫描速度V=6-8mm/s的条件下,QT600激光淬火后的残余应力均为压应力,其值在-250MPa以上。在QT600材料表面及断面上测定了Ψ=0°4、5°和90°方向上的残余应力,其值的变化范围小,表明淬火后材料组织结构比较均匀,无明显织构,有利于提高材料的使用寿命。

TiN涂层陶瓷刀具膜—基界面应力的试验研究

利用X射线衍射(XRD)应力分析仪测试了TiN薄膜涂层与Si3N4陶瓷刀具基体的界面残余应力状况,分析了成膜过程中应力形成的原因及对膜—基结合强度的影响。结果表明,TiN薄膜的残余应力为压应力,本征应力为张应力,应力的大小及分布对涂层刀具的硬度和膜—基结合强度有明显影响。

膜—基界面结合性能激光划痕检测方法技术优势分析

提出红外激光划痕准静态测量新方法。在分析传统划痕试验法和激光检测技术研究与应用现状的基础上 ,进行了激光划痕法的技术优势分析。

激光诱导AZ31B镁合金薄板动态响应实验研究

为分析在激光冲击波作用下AZ31B镁合金薄板背面的动态响应,采用聚偏氟乙烯贴片传感器与数字示波器对强激光诱导的冲击波进行测量,得到压电波形,结合冲击波的传播特性,对弹塑性双波的传播规律进行了研究。结果表明:激光诱导的材料动态响应是快速的;压电波形图反映出的弹性前驱波与塑性加载波传播到靶材背面的时间与理论时间相符;弹性前驱波能量小引发的波形振幅较小,紧随着的塑性加载波能量大并引起较大振幅波动,弹塑性双波卸载过程与紧接着的加载过程导致了压电信号的波动振幅提高。

激光冲击2024铝合金诱导动态应力应变实验研究

为了研究激光冲击波动态加载过程中金属材料的动态应力应变特性,采用高功率激光器单次冲击2024铝合金薄板,利用STSS-1应力检测模块采集激光冲击波动态加载靶材背面的动态应变信号,通过Johnson-Cook动态本构模型计算相应的动态应力,并用XRD技术检测了靶材表面的残余应力。实验结果表明:激光冲击波诱导的塑性应力波强度远大于弹性应力波强度,材料主要处于塑性变形阶段;随着靶材厚度减小,靶材背面应力波强度增加,此应力波在靶材背面金属/空气界面的反射波强度增强;实验使用的2024铝合金屈服强度在392 MPa左右。

激光微织构对硬质合金TiAlN涂层结合性能的影响

为了研究硬质合金表面激光微织构对涂层性能的影响,利用光纤激光在硬质合金基体表面制备具有不同深度、直径及密度的微织构。采用CC800/9XL型超高真空多功能磁控溅射系统在硬质合金表面制备TiAlN涂层。通过Leica DM2500 M透射光学显微镜、扫描电镜分析了TiAlN涂层的表面形貌。利用MFT-4000型涂层附着力自动划痕仪对涂层-基体结合力进行表征。结果表明:激光微织构工艺能提高硬质合金基体与TiAlN涂层的结合力,比基体表面未织构工艺提高了近5倍。

膜—基界面结合状况应力—应变诊析技术研究

开发新的膜—基界面结合强度定量检测技术是目前薄膜技术科研人员普遍关注的热点问题。本文提出了表征膜—基界面结合强度的红外激光划痕检测新技术。界面结合状况诊析技术研究和激光划痕机理是该项新技术的两大关键问题 ,本文在研究激光划痕过程中膜—基系统界面结合状况变化规律的基础上 ,探讨了界面结合状况应力—应变诊析技术 ,提出以脱粘层开始发生弹性失稳翘曲的时刻作为激光划痕膜—基界面破坏临界点的诊析判据。

WC硬质合金管螺纹梳刀应力常数的实验研究

用X-350A新型X射线衍射仪以等强梁加载法测定了WC硬质合金管螺纹梳刀等强梁的σp-σ'关系。从σp-σ'关系曲线中求出的应力常数和理论计算得出的应力计算值,基本一致。测定结果与日本材料学会测出的相应材料应力常数相接近。

激光加工技术与装备的本科层次人才培养模式的探索——以温州大学为例

温州大学为培养激光加工技术与装备方向的本科层次人才,在机械工程专业的基础上,按照专业认证与卓工计划的标准设定培养方案,构建激光与光电方向课程群,依托高端激光加工科研设备,开展CDI O项目制教学,探索了一条在该领域人才培养的有效途径。

激光划痕法膜基界面的温度场及应力场分析

为了对膜基系统的温度分布和应力分布进行模拟研究,采用ANSYS有限元分析软件,对高斯移动激光加载条件下TiN薄膜的温度场和由温度场产生的应力场进行了稳态分析。研究结果表明,温度场随激光光源的移动而移动,温度场中温度最大点在激光光斑中心处,且激光光源移动方向后方的温度场有较大的迟滞现象。在膜基系统中产生的应力场主要集中在薄膜内部。温度场和应力场的研究对探讨膜基系统失效进程具有重要意义。

基于激光光电学科设备平台的大学生研究与创新能力培养模式研究与实践

温州大学机电工程学院依托激光光电学科设备平台,在学科模块和大学生知识、能力分解的基础上,实现两者的对接,以学科科研反哺教学,构建由学科前沿引导、激光光电课程群实验、研究创新实践,逐步推进的大学生科研创新能力培养模式与机制,对机械工程—激光加工技术及装备方向的学生培养起到了重要的作用。

高速钢刀具 PVD TiN 涂层工艺及其性能研究

针对高速钢刀具热阴极等离子镀ＴｉＮ涂层工艺参数进行试验研究，并对涂层刀具的性能进行了分析．结果表明，当Ｔｉ蒸发率在０．２３～０．２８ｇ／ｍｉｎ时，上、下位各镀４５ｍｉｎ，涂层厚度控制在２μｍ±２０％范围内，ＴｉＮ结构呈（１１１）晶面择优取向，结合强度好；工件温度影响膜的生长，不同类型的刀具对加热时间及基体温度要求不同．

激光复合处理K24超合金表面残余应力

利用激光冲击技术对经激光淬火形成的K24超合金先进行了复合处理,用X-350A型X射线应力仪测定了激光复合处理区的残余应力,同时分析了复合处理区在500℃回火处理工艺后的残余应力变化规律,并对K24超合金复合处理区疲劳寿命的影响进行了研究。结果表明,激光冲击处理K24超合金淬火区后的残余压应力为600 MPa以上,经500℃回火处理81、6 h后残余应力仍然大于基体的残余压应力,其回火稳定性较好,有利于提高K24超合金的疲劳寿命。